izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-7-42-47izmertech-1924Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSМетоды реализации реперных точек МТШ-90: необходимость совершенствованияThe methods of realization of ITS-90 fixed points: the necessity for improvementИвановаА. Г.IvanovaA. G.

Алина Герасимовна Иванова

Санкт-Петербург

Alina G. Ivanova 

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-6188-4909ГерасимовС. Ф.GerasimovS. F.

Сергей Федорович Герасимов

Санкт-Петербург

Sergei F. Gerasimov

St. Petersburg

S.F.Gerasimov@vniim.ruПоходунА. И.PokhodunA. I.

Анатолий Иванович Походун

Санкт-Петербург

Anatolii I. Pokhodun

St. Petersburg

A.I.Pokhodun@vniim.ruФуксовВ. М.FuksovV. M.

Виктор Маркович Фуксов

Санкт-Петербург

Viktor M. Fuksov

St. Petersburg

V.M.Fuksov@vniim.ruВсероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation202108082023074247Copyright © Иванова А.Г., Герасимов С.Ф., Походун А.И., Фуксов В.М., 20232023Иванова А.Г., Герасимов С.Ф., Походун А.И., Фуксов В.М.Ivanova A.G., Gerasimov S.F., Pokhodun A.I., Fuksov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1924

Рассмотрены вопросы согласованности результатов международных сличений и эквивалентности национальных эталонов, совершенствования методов реализации основных реперных точек затвердевания металлов Международной температурной шкалы МТШ-90. Определены два источника неопределённости значения температуры при реализации реперных точек затвердевания металлов. Проведены эксперименты по инициированию внутренней границы раздела между жидкой и твёрдой фазами металла, исследовано влияние условий инициирования на структуру границы и измеренное значение температуры в ячейках реперных точек алюминия и индия. Рассмотрен вопрос о корректности оценок влияния примесей по закономерностям для единственной наружной границы кристаллизации, движущейся от стенок тигля к его центру. Анализ кривых затвердевания, полученных при разных условиях инициирования, позволил определить критерий сплошной внутренней границы раздела фаз и условия формирования при медленной кристаллизации металла только наружной границы раздела фаз без образования внутренней границы. Полученные критерии позволят метрологическим институтам выбирать корректные условия инициирования внутренней границы раздела фаз при использовании разных конструкций ячеек и нагревателей.

The consistency of the results of international comparisons and the equivalence of national standards, improvement of methods for the realization of the International Temperature Scale ITS-90 main fixed points of metals freezing are considered. Two sources of uncertainty of the temperature value during realization of metals freezing fi xed points have been determined. Experiments on the initiation of the inner interface between the liquid and solid phases of the metal have been carried out, the effect of the initiation conditions on the interface structure and measured temperature value in aluminum and indium fixed points cells has been investigated. The question of the correctness of the impurities influence estimates according to the laws for the only outer interface moving from the crucible walls to its center is considered. Analysis of the freezing curves obtained under different initiation conditions allowed determining the criterion for the presence of a continuous inner interface and the conditions for the formation of a single outer interface during slow crystallization of the metal without the formation of an inner interface. The obtained criteria willallow metrological institutes to choose the correct conditions for the initiation of the inner interface when using different designs of cells and heaters.

Международная температурная шкалареперная точкаграница раздела твёрдой и жидкой фазкристаллизацияInternational Temperature Scalefixed pointliquid-solid interfacecrystallizationReferencesMangum B. W., Blombergen P., Chattle M., Felmuth B., Marcarino P., Pokhodun A. I., Metrologia, 1999, vol. 36, pp. 79– 88. https://doi.org/10.1088/0026-1394/36/2/2Mangum B. W., Blombergen P., Chattle M., Felmuth B., Marcarino P., Pokhodun A. I., Metrologia, 1999, vol. 36, pp. 79– 88. https://doi.org/10.1088/0026-1394/36/2/2Fellmuth B., Hill K. D., Pearce J. V., Peruzzi A., Steur P. P. M., Zhang J., Guide to the realization of the ITS-90. Fixed points: infl uence of impurities. Paris: BIPM, Consultative Committee for Thermometry, 2018, available at: https://www.bipm.org/utils/common/pdf/ITS-90/Guide_ITS-90_2_1_Impurities_2018.pdf (accessed: 07.06.2021).Fellmuth B., Hill K. D., Pearce J. V., Peruzzi A., Steur P. P. M., Zhang J., Guide to the realization of the ITS-90. Fixed points: infl uence of impurities. Paris: BIPM, Consultative Committee for Thermometry, 2018, available at: https://www.bipm.org/utils/common/pdf/ITS-90/Guide_ITS-90_2_1_Impurities_2018.pdf (accessed: 07.06.2021).Rudtsch S., Aulich A., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, 32. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2153-yRudtsch S., Aulich A., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, 32. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2153-yRudtsch S., Fahr M., Fischer J., Gusarova T., Kipphardt H., Matschat R., International Journal of Thermophysics, 2008, vol. 29, pp. 139–150. https://doi.org/10.1007/s10765-007-0358-9Rudtsch S., Fahr M., Fischer J., Gusarova T., Kipphardt H., Matschat R., International Journal of Thermophysics, 2008, vol. 29, pp. 139–150. https://doi.org/10.1007/s10765-007-0358-9Fahr M., Rudtsch S., Metrologia, 2009, vol. 46, pp. 423– 438. https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/5/006Fahr M., Rudtsch S., Metrologia, 2009, vol. 46, pp. 423– 438. https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/5/006Malik Z., Hunt J. D., Davies H., Lee P. D., Lowe D., Quested P. N., International Journal of Thermophysics, 2011, vol. 32, pp. 1589–1601. https://doi.org/10.1007/s10765-011-0925-yMalik Z., Hunt J. D., Davies H., Lee P. D., Lowe D., Quested P. N., International Journal of Thermophysics, 2011, vol. 32, pp. 1589–1601. https://doi.org/10.1007/s10765-011-0925-yPearce J. V., Sun J. P., Zhang J. T., Deng X. L., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, no. 4. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2139-9Pearce J. V., Sun J. P., Zhang J. T., Deng X. L., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, no. 4. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2139-9Widiatmo J. V., Harada K., Yamazawa K., Arai M., Metrologia, 2006, vol. 43, pp. 561–572. https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/6/012Widiatmo J. V., Harada K., Yamazawa K., Arai M., Metrologia, 2006, vol. 43, pp. 561–572. https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/6/012Widiatmo J. V., Sakai M., Satou K., Yamazawa K., Tamba J., Arai M., International Journal of Thermophysics, 2011, vol. 32, pp. 309–325. https://doi.org/10.1007/s10765-010-0871-0Widiatmo J. V., Sakai M., Satou K., Yamazawa K., Tamba J., Arai M., International Journal of Thermophysics, 2011, vol. 32, pp. 309–325. https://doi.org/10.1007/s10765-010-0871-0Ivanova A. G., Abasov M. Yu., Gerasimov S. F., Pokhodun A. I., AIP Conference Proceedings, 2013, vol. 1552, pp. 243– 248. https://doi.org/10.1063/1.4819547Ivanova A. G., Abasov M. Yu., Gerasimov S. F., Pokhodun A. I., AIP Conference Proceedings, 2013, vol. 1552, pp. 243– 248. https://doi.org/10.1063/1.4819547Ivanova A. G., Fuksov V. M., Gerasimov S. F., Pokhodun A. I., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, no. 31. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2168-4Ivanova A. G., Fuksov V. M., Gerasimov S. F., Pokhodun A. I., International Journal of Thermophysics, 2017, vol. 38, no. 31. https://doi.org/10.1007/s10765-016-2168-4Иванова А. Г., Ильин А. Ю., Анализ условий образования внутреннего фронта раздела фаз и их влияние на температуру затвердевания цинка // Измерительная техника. 2004. № 11. С. 43–46.Ivanova A. G., Il’in A. Yu., Measurement Techniques, 2004, vol. 47, pp. 1096–1099. https://doi.org/10.1007/s11018-004-0013-9McLaren E. H., Murdock E. G., Canadian Journal of Physics, 1960, vol. 38, no. 1, pp. 100–118. https://doi.org/10.1139/p60-010McLaren E. H., Murdock E. G., Canadian Journal of Physics, 1960, vol. 38, no. 1, pp. 100–118. https://doi.org/10.1139/p60-010

The authors declare that there are no conflicts of interest present.